一种基于舰载平台数字阵雷达的基带信号处理方法技术

本发明专利技术涉及数字信号处理领域，尤其涉及一种基于舰载平台数字阵雷达的基带信号处理方法，本方法先对输入的基带I/Q信号分别进行滤波，再进行平方根运算得到幅度信号，然后采用均值的方法对幅度信号进行整形处理，最后经过对数压缩，输出基带信号的对数幅度值用于译码。该方法可以有效滤除数字基带I/Q信号中的噪声干扰，特别是在有用信号为小信号的时候，会大大增加幅度和角度的计算精度，提高系统的目标译码灵敏度(二次雷达的译码灵敏度指标要求>‑81db)。

A baseband signal processing method based on shipboard platform digital array radar

【技术实现步骤摘要】
一种基于舰载平台数字阵雷达的基带信号处理方法
本专利技术涉及数字信号处理领域，尤其涉及一种基于舰载平台数字阵雷达的基带信号处理方法。
技术介绍
数字阵雷达由数字收发分机、数字信号处理分机、显示控制终端、天线阵列等部分组成，其中天线阵列完成空间射频信号的接收，数字收发分机完成射频模拟信号与数字基带I/Q信号的转换，数字信号处理分机完成对数字基带I/Q信号的解析和译码、显示控制终端完成对目标的显示和设备工作参数的控制。数字收发分机在完成射频模拟信号转数字基带信号的过程中，由于时钟泄露、本振频率偏移等原因，往往会造成数字基带I/Q信号中带入一定的噪声信号，影响后续数字信号处理分机对数字基带I/Q信号的解析和译码。现有的基带信号处理方法，需要对数字基带I/Q信号进行平方根运算得到幅度信号，由于存在时钟泄露和本振频率偏移引起的噪声干扰，特别是在有用信号为小信号的时候，会大大降低幅度和角度的计算精度，降低系统的目标译码灵敏度；现有的解决方法，可通过在硬件电路上增加信号滤波电路和信号整形电路，需要提高硬件的性能，从而导致硬件成本的增加。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种基于舰载平台数字阵雷达的基带信号处理方法，本方法先对输入的基带I/Q信号分别进行滤波，再进行平方根运算得到幅度信号，然后采用均值的方法对幅度信号进行整形处理，最后经过对数压缩，输出基带信号的对数幅度用于译码。该方法可以有效滤除数字基带I/Q信号中的噪声干扰，特别是在有用信号为小信号的时候，会大大增加幅度和角度的计算精度，提高系统的目标译码灵敏度(二次雷达的译码灵敏度指标要求>-81db)。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于舰载平台数字阵雷达的基带信号处理方法，包括：步骤1：利用滤波器设计分析工具设计低通滤波器IPCORE需要调用的滤波器系数；步骤2：将输入的I、Q两路基带信号分别经过低通滤波器IPCORE进行滤波，滤除高频噪声；步骤3：调用乘法器IPCORE分别对I、Q两路信号数据计算平方值并相加，得到平方值的和；步骤4：调用开平方算法IPCORE对平方值的和进行开平方运算，得到幅度值；步骤5：对连续N个时钟周期内求得的幅度值求取均值，对幅度值进行整形，使幅度值顶部平整，所述N为大于等于1的自然数；步骤6：对求取均值后得到的幅度值进行对数压缩，并把得到的对数转换成8位二进制对数幅度值，输入给雷达系统的译码模块；得到的对数幅度值步进为0.33db，可表示动态范围大于80db。进一步的，所述滤波器设计分析工具包括MATALB中的fdatool工具、FilterProDesktop、LabVIEW数字滤波器设计工具包以及filtersolutions。进一步的，所述滤波器系数的文件格式采用coe文件格式。进一步的，所述低通滤波器采用FIR滤波器。进一步的，所述步骤4中，开平方算法采用CORDIC算法。与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：相对于现有的基带信号处理方法，本专利技术降低了对数幅度中的噪声，在不增加硬件设计成本的基础上，保证二次雷达的译码灵敏度满足-81db的指标要求。附图说明图1是本专利技术流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。为了便于理解，对以下术语进行定义。IPCORE：表示IP核中的固核，固IP核是完成了综合的功能块。FIRCompiler:表示FIR滤波器。MultiplierIPCORE：表示乘法器运算功能块。CORDIC：表示坐标旋转数字计算方法。FPGA：现场可编程门阵列。实施例1如图1所示，本专利技术适用于舰载平台数字阵二次雷达，接收的有效信号为脉冲幅度调制信号，脉冲有效宽度(考虑接收信号容差和信号交织)为0.25-1.3us,时钟频率为20-100Mhz。由于有效脉冲最小宽度为0.25us，对应信号频率为4Mhz，时钟泄露引起的噪声信号的频率最小为20Mhz，因此在对基带I/Q信号进行滤波时，设计采用数字低通滤波器，通带选择5Mhz，阻带选择8Mhz，带外抑制为60db。利用matalb等计算工具计算参数和硬件编程语言进行编程，通过FPGA进行解调算法的实现。本专利技术一种基于舰载平台数字阵雷达的基带信号处理方法，包括以下步骤：步骤1：利用MATALB中的fdatool工具设计FIR低通滤波器IPCORE需要调用的滤波器系数(coe文件格式)；步骤2：将输入的基带I/Q信号，分别经过FIR低通滤波器IPCORE进行滤波，滤除高频噪声；步骤3：调用MultiplierIPCORE分别对I、Q两路数据计算平方值，然后再相加得到I2+Q2；步骤4：调用CORDICIPCORE对I2+Q2进行开平方运算，得到幅度值步骤5：由于存在噪声，计算出的幅度值A，顶部有一定的不平度，所以采用均值的方法进行整形，计算均值的周期为0.2us，即对相应连续8个周期内求得的幅度值求均值；步骤6：对均值平滑后的幅度值进行对数压缩，将得到的值转化成8位的二进制对数幅度值，输入给雷达系统的译码模块。该幅度值步进为0.33db，可表示动态范围＞80db。实施例2本实施例与实施例1基本一致，优选地，本实施例利用FilterProDesktop、LabVIEW数字滤波器设计工具包或filtersolutions等滤波器设计分析工具设计FIR低通滤波器IPCORE需要调用的滤波器系数。本专利技术通过在FPGA内部软件实现数字滤波器，滤除了数字基带I/Q信号中的噪声，并且通过算法实现脉冲信号整形，在不增加硬件成本的基础上，保证二次雷达的译码灵敏度的指标要求(二次雷达的译码灵敏度指标要求>-81db)本专利技术并不局限于前述的具体实施方式。本专利技术扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本专利技术的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本专利技术权利要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于舰载平台数字阵雷达的基带信号处理方法，其特征在于，包括：/n步骤1：利用滤波器设计分析工具设计低通滤波器IP CORE需要调用的滤波器系数；/n步骤2：将输入的I、Q两路基带信号分别经过低通滤波器进行滤波，滤除高频噪声；/n步骤3：调用乘法器IP CORE分别对I、Q两路信号数据计算平方值并相加，得到平方值的和；/n步骤4：调用开平方算法IP CORE对平方值的和进行开平方运算，得到幅度值；/n步骤5：对连续N个时钟周期内求得的幅度值求取均值，所述N为大于等于1的自然数；/n步骤6：对求取均值后得到的幅度值进行对数压缩，并把得到的对数转换成8位二进制对数幅度值，输入给雷达系统的译码模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于舰载平台数字阵雷达的基带信号处理方法，其特征在于，包括：
步骤1：利用滤波器设计分析工具设计低通滤波器IPCORE需要调用的滤波器系数；
步骤2：将输入的I、Q两路基带信号分别经过低通滤波器进行滤波，滤除高频噪声；
步骤3：调用乘法器IPCORE分别对I、Q两路信号数据计算平方值并相加，得到平方值的和；
步骤4：调用开平方算法IPCORE对平方值的和进行开平方运算，得到幅度值；
步骤5：对连续N个时钟周期内求得的幅度值求取均值，所述N为大于等于1的自然数；
步骤6：对求取均值后得到的幅度值进行对数压缩，并把得到的对数转换成8位二进制对数幅度值，输入给雷达系统的译码模块。


2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑锋，蒋鑫，邹亮，刘永刚，
申请(专利权)人：四川九洲空管科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51